圖說: 西北太平洋(左)颱風分布(紅色區頻率高,藍綠色區頻率低),(右)低層(850百帕)大氣環流(紅色區為太平洋副熱帶高壓,台灣與菲律賓間的綠色凹線區域為季風槽低壓區(也是颱風好發區),台灣東側為盛行東南風,西側為盛行西南風(吳奇樺提供)。
颱風是夏季西北太平洋最劇烈的天氣現象,帶來災害但也是台灣水資源的重要來源。數十年來的研究告訴我們,西北太平洋大氣與海洋環境(如海水溫度、副熱帶高壓與其南側的季風槽低壓帶)是決定颱風的生成、移動方向與速度,以及強度的重要因素。但是,颱風是地球上最劇烈的天氣現象,擁有龐大的能量,難道對地球氣候完全沒有影響?這個最直覺的問題在大氣科學研究領域很少被討論到,也沒有系統性研究去探討。如果這個世界沒有颱風,我們耳熟能詳的副熱帶高壓還會存在嗎?如果是,會比較強還是比較弱呢?我們運用了濾除颱風的方法,將西北太平洋過去數十年的颱風從觀測的大氣環流資料濾除,然後比較濾除前後的大氣環流,分析兩者的差異。經由這樣的”極端”方法,我們可以窺探有颱風與否,對西北太平洋與東亞氣候的影響。
我們的系列研究發現如果去除了颱風,西北太平洋的副熱帶高壓會增強許多,南方的季風槽(颱風的主要生成區)則幾乎消失不見了;西北太平洋的大氣環流會變的比較穩定,而且隨著時間的變化幅度變小了。比如,季節內、年與年之間的擾動變化量減少40–60%。這系列研究發現,如果沒有颱風,不僅劇烈天氣減少,氣候也會比較穩定。有這麼大影響是因為,颱風在有利的大氣與海洋環境(如高海溫、潮濕的低壓環流)中生成,利用環境提供的能量成長,形成地球上最劇烈的渦漩,並且釋放出巨量的熱。颱風在大尺度低壓(季風槽)的環境群聚生成,所產生的強低壓渦漩與熱量,回饋到周遭環境的低壓帶,讓它變得更強。相反的,在高壓的環境,颱風不易生成,因此對周遭環境的高壓沒有明顯回饋。此一來一往,使得低壓帶變強、高壓帶減弱,西北太平洋的大氣環流的變化隨著颱風數量的多寡而跳動,幅度變大,甚至影響到整個季節、年際之間、甚至更長週期(如超過10年)的氣候變化。這也是為何如果沒有颱風,西北太平洋的副熱帶高壓會更強而低壓的季風槽則變弱許多,西北太平洋的天氣與氣候也因此更加穩定。另一個研究則發現,如果沒有颱風對海面造成的冷卻效應,過去數十年來,西北太平洋海水溫度的上升幅度應該比觀測的暖化速率更大。
在無可避免的全球暖化的未來,我們的研究顯示,西北太平洋高壓會變強、颱風數量會減少達40%,東亞與西北太平洋氣候會變乾。根據前述的研究發現,高壓增強,颱風會減少,導致高壓更強。這個正回饋過程顯然強化了高壓的強度。現在用來模擬未來氣候的模式,因為空間解析度太粗,無法模擬出類似颱風的擾動,因此利用這些模式推估出來的未來氣候變遷,可能會有明顯的偏差。我們目前正進行研究,探討這項偏差造成的影響。
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